CN115411151A - 一种新型太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池制造领域，特别是涉及一种新型太阳能电池及其制作方法，通过在n型基体硅的正面进行硼掺杂，得到硼掺杂层；在所述n型基体硅的背面依次设置遂穿氧化层及多晶硅层；对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层；对所述低掺杂n+多晶硅层的金属区进行激光重掺，形成位于所述金属区的n++多晶硅层，得到光伏前置物；通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物；在经过酸洗与碱洗的光伏前置物的正面依次设置氧化铝层与正面氮化物钝化层，并在背面设置背面氮化物钝化层，得到硅片成品；在所述硅片成品的表面设置正面电极及背面电极。本发明增加了接触性，又降低了非金属区域表面的少子复合，提高转换效率。

Description

一种新型太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造领域，特别是涉及一种新型太阳能电池及其制作方法。
背景技术
近年来，随着topcon电池产能不断的扩张，其中由于双面电池相对perc电池具有较高的转化效率及双面率，可有效降低电站的LCOE，电池组件越来越受到市场终端的青睐。但是目前topcon电池效率方面仍存在一些问题，尤其电池背面因引入多晶硅层而导致的接触性及复合性问题对效率影响较大，所以开发高效且稳定的背接触性电池显得尤为迫切。
现阶段，topcon电池引入多晶硅后，只是通过重磷掺杂形成N+层，形成一个良好的背接触层，接触性能够稳定的控制，但由于非接触区域高掺杂量会提供较多的复合中心，对效率提升会有较大瓶颈。
因此，如何提供一种兼具良好的背面接触性能，同时较低的复合中心的电池方案，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型太阳能电池及其制作方法，以解决现有技术中良好的背面接触性能与较低的复合中心不可兼得的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种新型太阳能电池的制作方法，包括：
在n型基体硅的正面进行硼掺杂，得到硼掺杂层；
在所述n型基体硅的背面依次设置遂穿氧化层及多晶硅层；
对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层；
对所述低掺杂n+多晶硅层的金属区进行激光重掺，形成位于所述金属区的n++多晶硅层，得到光伏前置物；
通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物；
在经过酸洗与碱洗的光伏前置物的正面依次设置氧化铝层与正面氮化物钝化层，并在背面设置背面氮化物钝化层，得到硅片成品；
在所述硅片成品的表面设置正面电极及背面电极，得到太阳能电池成品。
可选地，在所述的新型太阳能电池的制作方法中，所述通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物包括：
在所述n++多晶硅层表面覆盖掩膜层，再对所述光伏前置物进行酸洗与碱洗，去除反应副产物；
在去除所述反应副产物后，去除所述掩膜层。
可选地，在所述的新型太阳能电池的制作方法中，所述在所述n++多晶硅层表面覆盖掩膜层包括：
对所述n++多晶硅层表面进行氧化，得到氧化掩膜层；
相应地，所述对所述光伏前置物进行酸洗与碱洗，去除反应副产物；在去除所述反应副产物后，去除所述掩膜层包括：
先对所述光伏前置物进行酸洗，再进行碱洗，去除所述反应副产物。
可选地，在所述的新型太阳能电池的制作方法中，所述正面氮化物钝化层与所述背面氮化物钝化层同时设置。
可选地，在所述的新型太阳能电池的制作方法中，所述对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层包括：
对所述多晶硅层表面依次进行初沉积、升温推进及后沉积。
可选地，在所述的新型太阳能电池的制作方法中，所述初沉积的沉积时间的范围为300秒至600秒，沉积温度的范围为780摄氏度至800摄氏度，包括端点值。
可选地，在所述的新型太阳能电池的制作方法中，所述升温推进的温度范围为880摄氏度至900摄氏度，包括端点值。
可选地，在所述的新型太阳能电池的制作方法中，所述后沉积的沉积时间的范围为200秒至400秒，沉积温度的范围为780摄氏度至800摄氏度，包括端点值。
一种新型太阳能电池，所述新型太阳能电池为通过上述任一种所述的新型太阳能电池的制作方法制作的太阳能电池。
可选地，在所述的新型太阳能电池中，所述新型太阳能电池的低掺杂n+多晶硅层的方阻的范围为60欧姆至80欧姆，所述n++多晶硅层的方阻的范围为20欧姆至40欧姆，包括端点值。
本发明所提供的新型太阳能电池的制作方法，通过在n型基体硅的正面进行硼掺杂，得到硼掺杂层；在所述n型基体硅的背面依次设置遂穿氧化层及多晶硅层；对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层；对所述低掺杂n+多晶硅层的金属区进行激光重掺，形成位于所述金属区的n++多晶硅层，得到光伏前置物；通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物；在经过酸洗与碱洗的光伏前置物的正面依次设置氧化铝层与正面氮化物钝化层，并在背面设置背面氮化物钝化层，得到硅片成品；在所述硅片成品的表面设置正面电极及背面电极，得到太阳能电池成品。
本发明仅在金属电极接触的部分区域，也即所述金属区进行了高浓度的掺杂，而在电极以外的区域进行了低浓度掺杂，这样选择性掺杂结构既降低了多晶硅和电极的接触电阻，从而增加了接触性，又降低了非金属区域表面的少子复合，提高了少子寿命与el良率，使得太阳能电池的短路电流及开路电压和填充因子都能得到较好的改善，从而提高转换效率。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的新型太阳能电池。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的新型太阳能电池的制作方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图2为本发明提供的新型太阳能电池的制作方法的另一种具体实施方式的流程示意图；
图3为本发明提供的新型太阳能电池的的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种新型太阳能电池的制作方法，其一种具体实施方式的流程示意图如图1所示，包括：
S101：在n型基体硅的正面进行硼掺杂，得到硼掺杂层。
在本步骤之前，还可对所述n型基体硅制绒，在所述n型基体硅表面形成纳米级别的绒面。所述硼掺杂层即为本电池中的P+层。
在得到P+层之后，还可对所述n型基体硅的背面进行酸洗，去除设置所述硼掺杂层过程中产生的BSG(硼硅玻璃)，然后对背面进行碱抛光，以便提升后续背面的外延层的生长质量。
S102：在所述n型基体硅的背面依次设置遂穿氧化层及多晶硅层。
所述多晶硅层的厚度范围为80纳米至130纳米，包括端点值，如80.0纳米、102.5纳米或130.0纳米中任一个。
S103：对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层。
具体地，沉积所述低掺杂n+多晶硅层具体包括：对所述多晶硅层表面依次进行初沉积、升温推进及后沉积。
所述初沉积的沉积时间的范围为300秒至600秒，包括端点值，如300.0秒、542.1秒或600.0秒中的任一个，沉积温度的范围为780摄氏度至800摄氏度，包括端点值，如780.0摄氏度、782.1摄氏度或800.0摄氏度中的任一个。更进一步地，所述初沉积中大氮流量500-800sccm，小氮流量1000-1300sccm，氧气流量500-800sccm。
完成所述初沉积之后，再进行所述升温推进，所述升温推进的温度范围为880摄氏度至900摄氏度，包括端点值，如880.0摄氏度、882.1摄氏度或900.0摄氏度中的任一个。
推进结束后，进入所述后沉积步骤，所述后沉积的沉积时间的范围为200秒至400秒，沉积温度的范围为780摄氏度至800摄氏度，包括端点值，如780.0摄氏度、796.8摄氏度或800.0摄氏度中的任一个；大氮流量500-800sccm，小氮流量1000-1300sccm，氧气流量500-800sccm。
在本步骤的磷扩中，整个多晶硅层相当于进行了低浓度低温沉积，然后进行高温推进，最后降温重复低温沉积，因后沉积在较低的温度下沉积，并只富集在多晶硅外表面形成高浓度的PSG(磷硅酸盐玻璃)，给下面步骤中的激光处理提供了磷源。
S104：对所述低掺杂n+多晶硅层的金属区进行激光重掺，形成位于所述金属区的n++多晶硅层，得到光伏前置物。
承接上一步骤中在所述低掺杂n+多晶硅层表面设置的高浓度PSG，本步骤中通过激光重掺将所述PSG去除，并将PSG中的部分磷驱赶入所述低掺杂n+多晶硅层中，实现重掺杂。
S105：通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物。
所述反应副产物包括前述步骤中产生的BSG与PSG，以及在设置所述多晶硅层时蔓延到正面的多晶硅。
作为一种优选实施方式，本步骤包括：
A1：在所述n++多晶硅层表面覆盖掩膜层，再对所述光伏前置物进行酸洗与碱洗，去除反应副产物。
A2：在去除所述反应副产物后，去除所述掩膜层。
在背面的金属区(也即所述n++多晶硅层)表面设置掩膜层，由于经过所述激光重掺之后，背面的金属区的多晶硅直接暴露在外，此时如果直接酸洗，会导致多晶硅流失，所述n++多晶硅层遭到破坏，因此，需要先用所述掩膜层覆盖所述n++多晶硅层，避免所述n++多晶硅层被破坏，之后再去除掩膜层，以免影响后续其他工艺步骤。
S106：在经过酸洗与碱洗的光伏前置物的正面依次设置氧化铝层与正面氮化物钝化层，并在背面设置背面氮化物钝化层，得到硅片成品。
所述正面氮化物钝化层和/或所述正面氮化物钝化层可为氮化硅层或氮氧化硅层。
作为一种优选实施方式，所述正面氮化物钝化层与所述背面氮化物钝化层同时设置；再进一步地，在PECVD设备中，同时对所述光伏前置物的正面和背面设置所述正面氮化物钝化层与所述背面氮化物钝化层。
所述氧化铝层为通过ALD设置的膜层。
S107：在所述硅片成品的表面设置正面电极及背面电极，得到太阳能电池成品。
设置所述正面电极与所述背面电极的过程包括在对应的金属区印刷浆料，并进行烧结。
本发明所提供的新型太阳能电池的制作方法，通过在n型基体硅的正面进行硼掺杂，得到硼掺杂层；在所述n型基体硅的背面依次设置遂穿氧化层及多晶硅层；对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层；对所述低掺杂n+多晶硅层的金属区进行激光重掺，形成位于所述金属区的n++多晶硅层，得到光伏前置物；通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物；在经过酸洗与碱洗的光伏前置物的正面依次设置氧化铝层与正面氮化物钝化层，并在背面设置背面氮化物钝化层，得到硅片成品；在所述硅片成品的表面设置正面电极及背面电极，得到太阳能电池成品。本发明仅在金属电极接触的部分区域，也即所述金属区进行了高浓度的掺杂，而在电极以外的区域进行了低浓度掺杂，这样选择性掺杂结构既降低了多晶硅和电极的接触电阻，从而增加了接触性，又降低了非金属区域表面的少子复合，提高了少子寿命与el良率，使得太阳能电池的短路电流及开路电压和填充因子都能得到较好的改善，从而提高转换效率。
在上述具体实施方式的基础上，进一步对去除反应副产物的过程做限定，得到具体实施方式二，其流程示意图如图2所示，包括：
S201：在n型基体硅的正面进行硼掺杂，得到硼掺杂层。
S202：在所述n型基体硅的背面依次设置遂穿氧化层及多晶硅层。
S203：对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层。
S204：对所述低掺杂n+多晶硅层的金属区进行激光重掺，形成位于所述金属区的n++多晶硅层，得到光伏前置物。
S205：对所述n++多晶硅层表面进行氧化，得到氧化掩膜层。
所述氧化掩膜层即为氧化硅层。
S206：先对所述光伏前置物进行酸洗，再进行碱洗，去除所述反应副产物。
S207：在经过酸洗与碱洗的光伏前置物的正面依次设置氧化铝层与正面氮化物钝化层，并在背面设置背面氮化物钝化层，得到硅片成品。
S208：在所述硅片成品的表面设置正面电极及背面电极，得到太阳能电池成品。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式中采用氧化硅层直接作为所述n++多晶硅层的掩膜层，其余步骤均与上述具体实施方式相同，此处在不再展开赘述。
本具体实施方式在获得所述n++多晶硅层之后，直接对其进行表面氧化，形成不会被酸蚀的氧化硅层(也即所述氧化掩膜层)，之后先对鬼片进行酸洗，去除一部分可被酸蚀的反应副产物，再进行碱洗，在去除可被碱蚀的反应副产物的同时，完成了对所述氧化掩膜层的去除，在保护所述n++多晶硅层的同时，大大简化了所述掩膜层的设置与去除步骤，提高了生产效率，降低了生产难度。
下面提供一种制备所述新型太阳能电池的具体实施例，包括：
步骤1：N型硅片制绒，在硅片表面形成纳米级别的绒面。
步骤2：硼扩散掺杂，在硅片前表面通入Bcl3或者BBr3气体掺杂形成一层P+层。
步骤3：背面酸洗去BSG，然后对背面进行碱洗抛光形成一个平整的表面结构。
步骤4：正背面高温下先形成氧化硅层然后再生长多晶硅层，多晶硅层厚度在115nm。
步骤5：背表面进行磷扩散形成N+层，采用POCL3进行扩散，沉积时间450s，沉积温度800℃，大氮流量600sccm，小氮流量1110sccm，氧气流量600sccm。然后进行升温到900℃推进，推进完再降温到800℃再进行后沉积，后沉积时间300s，大氮流量600sccm，小氮流量1110sccm，氧气流量600sccm。得到的N型硅片背面方阻在70Ω。
步骤6：背表面发射极栅线区域进行激光处理，形成N++层，其他非接触区域为N+层。磷扩后背表面按背发射极图形进行激光掺杂，得到掺杂区域35Ω，非掺杂区域方阻70Ω。
步骤7：背表面进行链式氧化，在N++层形成一层薄氧化层，厚度在1.5nm，起到保护作用。
步骤8：正背面酸性及碱洗去除正背面的BSG及PSG，并同时去掉正面的多晶硅。
步骤9：前表面利用ALD沉积Al2O3薄膜，在真空下通过通入水/TMA/N2沉积4nm的Al2O3薄膜。
步骤10：前表面利用PECVD沉积SixNy或者SiONy薄膜，在真空下通入NH3、N2O、SiH4形成SixNy或者SiONy薄膜，薄膜厚度在72nm。
步骤11：背表面利用PECVD沉积SixNy或者SiONy薄膜，在真空下通入NH3、N2O、SiH4形成SixNy或者SiONy薄膜，薄膜厚度在80nm。
步骤12：正背面进行电极印刷，然后进行烧结及光衰。
而经过上述流程制备出的太阳能电池与常规topcon电池的参数差别见表1：
表1
Figure BDA0003874933170000091
本实施例效率相对常规topcon电池高0.26％，具体是开压(uoc)高2.37mV，短流(isc)高48mA，rs(电阻)下降0.2mΩ，填充(ff)上升0.36％，与机理相符合。同时因高接触性，低复合，el发暗减少0.3％，符合预期。
本发明还提供了一种具有上述有益效果的一种新型太阳能电池，所述新型太阳能电池为通过上述任一种所述的新型太阳能电池的制作方法制作的太阳能电池。
请参考图3，图3为本发明中的新型太阳能电池对应的结构示意图，从所述n型基体硅10的迎光面向外依次包括硼掺杂层20、氧化铝层50、正面氮化物钝化层60及正面电极80；从所述n型基体硅10的背光面向外依次包括遂穿氧化层30、多晶硅层、背面氮化物钝化层70及背面电极90，其中，所述多晶硅层包括位于金属区的n++多晶硅层42及位于非金属区的低掺杂n+多晶硅层41。
作为一种优选实施方式，所述新型太阳能电池中的所述n型基体硅10的方阻的范围为60欧姆至80欧姆，包括端点值，如60.0欧姆、75.3欧姆或80.0欧姆中的任一个；所述新型太阳能电池的低掺杂n+多晶硅层41的方阻的范围为60欧姆至80欧姆，所述n++多晶硅层42的方阻范围为20欧姆至40欧姆，包括端点值，如20.0欧姆、30.2欧姆或40.0欧姆中任一个。
同时，所述n++多晶硅层42的宽度范围为未80微米至12微米，包括端点值，相应地，所述背面电极的宽度(即对应的金属副栅线的宽度)范围为30微米至50微米，包括端点值。
本发明仅在金属电极接触的部分区域，也即所述金属区进行了高浓度的掺杂，而在电极以外的区域进行了低浓度掺杂，这样选择性掺杂结构既降低了多晶硅和电极的接触电阻，从而增加了接触性，又降低了非金属区域表面的少子复合，提高了少子寿命，使得太阳能电池的短路电流及开路电压和填充因子都能得到较好的改善，从而提高转换效率。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的新型太阳能电池。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的新型太阳能电池及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
在n型基体硅的正面进行硼掺杂，得到硼掺杂层；
在所述n型基体硅的背面依次设置遂穿氧化层及多晶硅层；
对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层；
对所述低掺杂n+多晶硅层的金属区进行激光重掺，形成位于所述金属区的n++多晶硅层，得到光伏前置物；
通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物；
在经过酸洗与碱洗的光伏前置物的正面依次设置氧化铝层与正面氮化物钝化层，并在背面设置背面氮化物钝化层，得到硅片成品；
在所述硅片成品的表面设置正面电极及背面电极，得到太阳能电池成品。
2.如权利要求1所述的新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述通过酸洗与碱洗去除所述光伏前置物表面的反应副产物包括：
在所述n++多晶硅层表面覆盖掩膜层，再对所述光伏前置物进行酸洗与碱洗，去除反应副产物；
在去除所述反应副产物后，去除所述掩膜层。
3.如权利要求2所述的新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述在所述n++多晶硅层表面覆盖掩膜层包括：
对所述n++多晶硅层表面进行氧化，得到氧化掩膜层；
相应地，所述对所述光伏前置物进行酸洗与碱洗，去除反应副产物；在去除所述反应副产物后，去除所述掩膜层包括：
先对所述光伏前置物进行酸洗，再进行碱洗，去除所述反应副产物。
4.如权利要求1所述的新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述正面氮化物钝化层与所述背面氮化物钝化层同时设置。
5.如权利要求1所述的新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述对所述多晶硅层表面进行磷扩散形成低掺杂n+多晶硅层包括：
对所述多晶硅层表面依次进行初沉积、升温推进及后沉积。
6.如权利要求5所述的新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述初沉积的沉积时间的范围为300秒至600秒，沉积温度的范围为780摄氏度至800摄氏度，包括端点值。
7.如权利要求5所述的新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述升温推进的温度范围为880摄氏度至900摄氏度，包括端点值。
8.如权利要求5所述的新型太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述后沉积的沉积时间的范围为200秒至400秒，沉积温度的范围为780摄氏度至800摄氏度，包括端点值。
9.一种新型太阳能电池，其特征在于，所述新型太阳能电池为通过如权利要求1至8任一项所述的新型太阳能电池的制作方法制作的太阳能电池。
10.如权利要求9所述的新型太阳能电池，其特征在于，所述新型太阳能电池的低掺杂n+多晶硅层的方阻的范围为60欧姆至80欧姆，所述n++多晶硅层的方阻的范围为20欧姆至40欧姆，包括端点值。
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